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Export von organischem Kohlenstoff aus Islands Gletschern: Quantifizierung, Herkunft und Kohlenstoffflüsse in Gletscherbächen

Gletscher sind bedeutende Speicher organischen Kohlenstoffs (OC) und tragen zum Kohlenstofffluss vom Festland zum Meer bei. Aufgrund des Klimawandels wird eine Intensivierung dieser Flüsse erwartet. Der Export von OC aus Gletschern wurde weltweit in verschiedenen Regionen quantifiziert, trotzdem liegen keine vergleichbaren Daten für Island vor, obwohl sich dort die größte europäische außerpolare Eiskappe befindet. Um die globalen Prognosen der glazialen Kohlenstofffreisetzung zu verbessern, ist es das Ziel dieses Pilotprojektes, den Export von gelöstem und partikulärem organischen Kohlenstoff (DOC, POC) aus Islands Gletschern erstmalig zu quantifizieren und neue Kooperationen mit isländischen Wissenschaftler/innen für gemeinsame zukünftige Forschungsprojekte aufzubauen. Hierzu werden 4 Feldkampagnen zu unterschiedlichen Jahreszeiten sowie Treffen mit isländischen Kollegen/innen durchgeführt. In jeder Feldkampagne werden von 23 Gletschern der Eiskappen Vatnajökull, Langjökull, Hofsjökull, Myrdalsjökull und Snaeellsjökull Eisproben entnommen, um die biogeochemische Diversität des glazialen OC zu charakterisieren sowie dessen Export in Verbindung mit Massenbilanzen zu quantifizieren. In Gletscherbächen werden Wasserproben entnommen, um den Austrag von OC direkt am Gletschertor zu bestimmen sowie die Kohlenstoffflüsse entlang von 6 Gletscherbächen mit unterschiedlicher Länge (2 km bis 130 km) beginnend am Gletschertor bis zur Mündung zu untersuchen. Wie sich der Gletscherrückgang langfristig auf ein Gletscherbachökosystem auswirkt, wird durch die taxonomische Bestimmung von Makroinvertebraten im Vergleich zur Bestimmung von Prof. Gíslason aus dem Jahre 1997 beurteilt. Gleichzeitig werden in diesem Gletscherbach Wasserproben zum eDNA-Barcoding entnommen, um eine rasche und gering invasive Methode zur laufenden Beobachtung des zukünftigen Einflusses der Gletscherrückgang zu entwickeln. Vor Ort werden Wassertemperatur, elektr. Leitfähigkeit, pH-Wert, gelöster Sauerstoff, Trübung und Chlorophyll alpha gemessen. Innovative Labormethoden (HPLC, DNA-Barcoding, Picarro, GC, TOC) werden zur Analyse des OC im Eis und Wasser (DOC, DIC, POC, Fluoreszenz, Absorption), der Nährstoffe (P-PO4, N-NO3, N-NO2, N-NH4), stabiler Isotope (18O, 2H), Chlorophyll alpha, CO2 und aquatischen Organismen eingesetzt. Die Anwendung statistischer Methoden (Faktorenanalyse, Hauptkomponentenanalyse) basierend auf Anregungs- und Emissionsmatrizen erlauben die Quellen des OC im Gletschereis sowie -schmelzwasser zu bestimmen und die räumliche Vielfalt des OC zu erklären. Das gewonnene Wissen wird zur Verbesserung globaler Prognosen glazialer Kohlenstofffreisetzung beitragen sowie einen intensiven Einblick in das glaziale Ökosystem geben. Für die antragstellenden Nachwuchswissenschaftler/innen entstehen vielversprechende Kooperationen mit isländischen Wissenschaftlern/innen, fokussierend auf die zeitlichen sowie räuml. Aspekte der glazialen Kohlenstoffflüsse sowie das Ökosystem Gletscher

Stadtklimatologie

Im Rahmen des Projektes wird seit 1977 die Stadtklimastation Theresienstrasse betrieben, in der im 2-min-Zyklus die meteorologischen Elemente Temperatur, Feuchte, Wind, Windrichtung, Globalstrahlung, Sonnenscheindauer, Niederschlag und Luftdruck, in Dachniveau (27 m) und in 2 m Hoehe gemessen, registriert werden. Die Station wird derzeit um die Elemente Gegenstrahlung, Ausstrahlung des Bodens, Bodentemperatur, Lufttruebung (kontinuierlich) und Einstrahlung auf geneigte Flaechen ergaenzt. Die Messwerte werden geprueft und als Stundenmittelwerte archiviert. Neben einer routimemaessigen statistischen Bearbeitung des Materials wird insbesondere ein Stadt-Land-Vergleich mit den Messungen der Flugwetterwarte Riem des DWD und des Meteorologischen Observatoriums Garching des Meteorologischen Instituts durchgefuehrt.

Water chemistry of Lagrangian samplings of Inland Elbe 2024 (MOSES Hydrological Extremes)

Within the framework of MOSES (Modular Observation Solutions for Earth Systems) and ElbeXtreme, we performed three longitudinal sampling campaigns in the Elbe catchment in 2024. The campaigns covered the German freshwater part, the tidal Elbe river, and the German Bight. Here we present the results of the freshwater river where the sampling was conducted in a Langrangian way according to flow velocity. Physico-chemical and biological parameters were measured along the Elbe from bridges between Bad Schandau (km 12, Czech-German border) and Lauenburg (km 570, close to Hamburg). A particular scientific focus was on (1) nutrients and eutrophication, (2) composition of dissolved organic matter measured by high-resolution mass spectrometry, (3) greenhouse gas measurements, and (4) micropollutants. This was done during a winter flood event in January, a summer drought in July, and a second smaller flood in September 2024.

Steuerrandmessungen Elbe und Jade/Weser 2012

Die BAW (Bundesanstalt für Wasserbau) führt im Auftrag der WSV (Wasserstraßen- und Schifffahrtsverwaltung des Bundes) umfangreiche F&E-Untersuchungen (Forschung- und Entwicklung) zur Klimafolgenforschung sowie zur Auswirkung geplanter Ausbaumaßnahmen an Seeschifffahrtsstraßen durch. Hierfür werden hochauflösende dreidimensionale numerische Simulationsmodelle eingesetzt. Die Aussagefähigkeit und Qualität der Simulationsergebnisse ist hierbei entscheidend von der Güte der Steuerung an den Modellrändern abhängig. Die Modelltopographie (= "Rechengitter") und die verwendeten hydrologischen Bedingungen auf den Modellrändern sollten möglichst einen identischen Zeitraum repräsentieren. Da die Modelltopographien für die Modellgebiete des "Jade-Weser" und des "Elbe" - Modells der BAW im Jahr 2012 neu aufgebaut worden sind, ist im Sommer 2012 ein Messprogramm zur Erfassung der hydrologischen Randbedingungen durchgeführt worden. Zu diesem Zweck hat die BAW - Dienstort Hamburg ein Messnetz aus insgesamt 13 Beobachtungsstationen entlang der Steueränder der numerischen Modellsysteme eingerichtet. Mindestens über den Zeitraum eines "Nipp-Spring-Zyklus" (~ 14 Tage) wurden in verschiedenen Gerätekonfigurationen folgende Parameter gemessen: CTD-Messungen (Conductivity, Temperature, Depth): - Wasserspiegelauslenkung (Tidekurve) - Salinität - Temperatur - Trübung (teilweise) Für Zwecke der Modellvalidierung sind auf einem ca. 10 km parallel in das Modellgebiet verschobenen Rand ADCP-Messungen (Acoustic Doppler Current Profiler): - Strömungs- und - Seegangsmessungen (teilweise) durchgeführt worden. Soweit verfügbar sind Daten der von der WSV betriebenen Pegelstationen einbezogen worden. Für meterologische Informationen stehen Daten des DWD zur Verfügung (Quelle: Deutscher Wetterdienst).

Copernicus-Daten für die Ostsee (2022-2025)

Die Marine Dateninfrastruktur Deutschland (MDI-DE) stellt Copernicus-Daten für die Ostsee zur Verfügung. Die Daten wurden für den Zeitraum 2022-2024 aggregiert (gemittelt) sowie zeitvariant ausgewertet und können u.a. für das MSRL Reporting genutzt werden. Bereitgestellte Parameter sind: Cyanobakterien, Trübung, Salinität, Temperatur und Azidität. Die Daten werden über unterschiedliche Zeiträume (täglich, monatlich, saisonal, 2-wöchentlich, MSRL-abgestimmt Jul-Aug) aggregiert, repräsentiert durch statistische Kennziffern.

Copernicus-Auswertung für die Ostsee (WMS)

Dieser Darstellungs-Dienst (WMS) der Marinen Dateninfrastruktur Deutschland (MDI-DE) stellt Copernicus-Daten für die Ostsee zur Verfügung. Die Daten wurden für den Zeitraum 2022-2024 aggregiert (gemittelt) sowie zeitvariant ausgewertet und können u.a. für das MSRL Reporting genutzt werden. Bereitgestellte Parameter sind: Cyanobakterien, Trübung, Salinität, Temperatur und Azidität. Die Daten werden über unterschiedliche Zeiträume (täglich, monatlich, saisonal, 2-wöchentlich, MSRL-abgestimmt Jul-Aug) aggregiert, repräsentiert durch statistische Kennziffern.

Mathematische Guetemodelle zur Prognose des Stoffhaushalts von Fliessgewaessern

Zweck und Ziel: Simulation und Prognose des Stoffhaushaltes abwasserbelasteter Fliessgewaesser zur Beurteilung der Auswirkungen wasserwirtschaftlicher und wasserbaulicher Massnahmen, einschliesslich Eutrophierungserscheinungen und Auswirkungen von Verklappungsmassnahmen. Ausfuehrung: Weiterentwicklung des von Dr. G. Huthmann in der BfG aufgebauten Modells, welches weitgehend empirische Zusammenhaenge verwendet, zu einem fuer verschiedene Anwendungen aussagekraeftigen Modell. Dabei werden die biologischen Vorgaenge - soweit erforderlich - mit Hilfe deterministischer Ansaetze formuliert. Die Modellentwicklung enstsprechend den Ergebnissen von Gewaesseruntersuchungen, Laborexperimenten und Literaturstudien. Ergebnisse: Das Modell besteht jetzt aus einem hydrologischen Modell, einem Temperaturmodell und dem eigentlichen Guetemodell. Folgende Stoffkonzentrationen werden berechnet: C-BSB5 (Biochemischer Sauerstoffbedarf der organischen Kohlenstoffverbindungen), CSB (Chemischer Sauerstoffbedarf, Bichromatoxidation), organischer Stickstoff, Ammoniumstickstoff, Nitratstickstoff, geloester Phosphor, ungeloester Phosphor, geloester Sauerstoff, Truebung. Ferner werden die Biomassen derjenigen langsam wachsenden Organismen berechnet, welchen einen wesentlichen Einfluss auf den Stoffhaushalt ausueben (Nitrifikanten, Algen, Zooplankter). Neuere Guetemodellrechnungen zum Sauerstoffhaushalt der Saar nach Ausbau zeigen, dass besonders in den Sommermonaten in den mittleren Stauhaltungen Lisdorf, Rehlingen und Mettlach mit Sauerstoffmangelsituationen zu rechnen ist. Um Fischsterben zu vermeiden, muss deshalb - beim jetzigen Sanierungszustand der Einleiter - kuenstlich

Sauerstoffzehrung von Gewaessersedimenten und Sauerstoffproblem bei der Umlagerung von Baggermaterial im Tidebereich

Zweck und Ziel: Aufgabe ist es, die verkehrswasserwirtschaftlichen Rahmenbedingungen fuer die Umlagerung von Baggermaterial im Tidebereich (Ems-Weser-Aestuar) und im Brackwasser der Ostsee durch gezielte Untersuchungen zu quantifizieren und insbesondere Vorschlaege fuer eine Risikominderung zu formulieren. Ausfuehrung: Fuer die Frage nach der Auswirkung einer Umlagerung von Baggermaterial auf den Sauerstoffhaushalt sind folgende systematische Untersuchungen erforderlich: 1. Kartierung der zur Baggerung anstehenden Sedimente hinsichtlich ihrer Zehrungseigenschaften; 2. Bestimmung des Sauerstoffverbrauchs von Baggermaterial in Suspension im Saug-Baggerbetrieb, einschliesslich der Sauerstoffzehrung des ueberfliessenden Spuelwassers; 3. In-situ-Messungen (Sauerstoffgehalt, Truebungskonzentration) bei der Baggerung und Umlagerung; 4. Erfassung der stoffwechseldynamischen Situation und Berechnungen zum Sauerstoffhaushalt im Tidebereich. Ergebnisse: Eine Reihe weiterer Sedimentuntersuchungen im Weser-Aestuar und an der Ostseekueste (Flensburger Foerde, Kieler Foerde, Hafen Neustadt) wurden gutachterlich bearbeitet. Es zeigt sich immer deutlicher, dass feinkoernige Sedimente aus dem inneren Teil der Ostseefoerden vielfach stark anaerob sind und dementsprechend eine hohe Sauerstoffzehrung aufweisen. Im Falle einer Umlagerung dieser Baggersedimente wird zur Minimierung negativer Auswirkungen auf den Sauerstoffhaushalt eine moeglichst kompakte Ablagerung empfohlen. Feinkoernige Sedimente aus dem Weser-Aestuar zwischen Brake und Bremerhaven sind hingegen weniger zehrungsintensiv und durchweg aerob.

Total suspended matter, particulate organic matter and particulate inorganic matter from discrete water samples during RV MARIA S MERIAN cruise MSM129/1

This dataset was collected during the cruise MSM129/1 with RV MARIA S. MERIAN from Warnemünde, Germany to St. John's, Canada. It contains suspended particulate matter, particulate organic matter and particulate inorganic matter measurements [mg/l] from water samples collected from the seawater supply (Reinseewassersystem, RSWS) to calibrate the turbidity data of the RSWS system. The outflow of a PocketFerrybox that was connected to the seawater supply in the hangar was used for sampling. It takes a substantial amount of time for the water to reach the hanger from the intake point. The time delay between the sensor readings of the RSWS and the PocketFerrybox was determined and the timestamps of the water sampling were adjusted accordingly. Given latitute and longitude refer to this corrected timestamp. The original time of water sampling in the hangar is given as an additional column with the comment time of sampling. To obtain suspended particulate matter concentrations, water samples were filtered onboard through 0.7 μm pore size, glass fiber filters (Whatmann GF/F, 47 mm) under low vacuum. Filters were frozen immediately at -80 °C until gravimetric analysis in the laboratory at ICBM, Wilhelmshaven according to IOCCG recommendations.

Continuous turbidity observations near DynaCom experimental in the back-barrier tidal flat, Spiekeroog, Germany, 2018-09 to 2023-09

Data presented here were collected between September 2018 to September 2023 within the research unit DynaCom (Spatial community ecology in highly dynamic landscapes: From island biogeography to metaecosystems) involving the Universities of Oldenburg, Göttingen, and Münster, the iDiv Leipzig and the Nationalpark Niedersächsisches Wattenmeer. Experimental islands and saltmarsh enclosed plots were established in the back-barrier tidal flat and in the saltmarsh zone of the island of Spiekeroog (Germany). To measure local turbidity, a turbidity recorder equipped with a Seapoint® turbidity meter (RBRsolo Tu, RBR Ltd., Ontario/Canada) was installed in the back-barrier tidal flat near the experimental islands in a shallow tidal creek (0.9 m NHN). Another one was installed at the saltmarsh edge (1.2 m NHN). Both loggers were bottom mounted through a steel girder (buried 0.3 m deep in the sediment) and were positioned 15 cm above sediment surface, as was determined by using a portable differential GPS. This resulted in the sensor falling dry during low tide. The turbidity recorders were pre-calibrated by the manufacturer (Seapoint Sensors, Inc., NH/USA). Recorded data were internally logged and exported using Ruskin software V2.24.3.x (RBR Ltd., Ontario/Canada). Subsequent data processing was done using MATLAB (R2024b). Post-processing and quality control included the removal of (a) low tide data (sensors exposed to air), (b) data covering maintenance activities, (c) data affected by biofouling, and (d) implausible values, i.e. negative values and values exceeding the linear response range of the sensor (1250 NTU). According to manufacturer specifications, the linear measurement range extends up to 1250 NTU, while 750 NTU represent a more conservative estimate of linearity. Therefore, 1250 NTU was adopted as the upper threshold for valid measurements in this dataset.

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